H2 SO4
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik
Sebagai salah satu negara berkembang Indonesia banyak melakukan
pengembangan di segala bidang, salah satunya adalah pembangunan di bidang
industri, termasuk industri kimia. Pasar bebas yang dibuka seluas-luasnya merupakan
salah satu alternatif agar terbangun industri yang kompetitif.
Salah satu industri kimia yang dinilai prospektif adalah plasticizer. Plasticizer
merupakan salah satu bahan penunjang bagi industri plastik, khususnya yaitu untuk
PVC ( polyvinyl chloride) yang berfungsi membentuk sifat kekenyalan atau keliatan
agar barang-barang dari plastik menjadi kenyal, mudah dibentuk dan tidak mudah
pecah atau patah. Dibutyl phthalate merupakan salah satu jenis plasticizer yang
digunakan di Indonesia.
Dibutyl phthalate merupakan salah satu plasticizer hasil reaksi antara
phthalate anhydride dan 2 molekul n-butanol dengan reaksi esterifikasi yang disertai
pengeluaran air, (Keyes,1975):
C6H4(CO)2 + 2C4H9OH C6H4(COOC4H9) + H2O
Phthalate Anhydride n-Butanol Dibutyl Phthalate Air
Dengan menggunakan katalis asam sulfat, maka reaksi berlangsung cepat,
sehingga kemungkinan terjadinya reaksi samping sangat kecil. Produk yang diperoleh
dari reaksi esterifikasi adalah 99% dibutyl phthalate.
Pendirian pabrik dibutyl phthalate di Indonesia didasarkan oleh beberapa hal
sebagai berikut:
• Menciptakan lapangan pekerjaan sehingga dapat mengurangi jumlah angka
• Meningkatkan pendapatan negara dari sektor industri, serta dapat
menghemat devisa negara
• Mengurangi ketergantungan terhadap negara asing
• Meningkatkan mutu sumber daya manusia (SDM) Indonesia lewat alih
teknologi
1.2 Kapasitas Pabrik
Kapasitas produksi pabrik mempengaruhi perhitungan ekonomis maupun
teknis dalam suatu prarancangan pabrik. Dalam menentukan kapasitas rancangan
pabrik dibutyl phthalate ini perlu mempertimbangkan beberapa hal, diantaranya
proyeksi konsumsi dibutyl phthalate, kapasitas produksi dibutyl phthalate komersial
yang sudah ada dan kapasitas minimal atau maksimal yang terpasang.
1.2.1 Proyeksi kebutuhan dibutyl phthalate
Tabel 1.1. Data Impor Indonesia Terhadap Dibutyl Phthalate
(Badan Pusat Statistik, 2010-2013)
Tahun Jumlah (ton)
2010 1.979,091
2011 2.127,137
2012 3.167,507
Dari Tabel 1.1. kemudian dilakukan regresi linier dan ditunjukkan pada
Gambar 1.1 di bawah ini :
Gambar 1.1. Grafik Impor Dibutyl phthalate
1.2.2 Kapasitas produksi yang sudah ada
Di Indonesia pada saat ini terdapat 2 pabrik dibutyl phthalate, yaitu : PT. Indo
Polimers Adiputra dengan kapasitas 7.200 ton/tahun dan PT. Buana Chemical
Industries yang berkapasitas 10.000 ton/tahun (Indochemical’CIC’,2013). Sedangkan
industri dibutyl phthalate di luar negeri ditunjukkan pada Tabel 1.2 :
Tabel 1.2. Data Pabrik Dibutyl Phthalate di Dunia
0
2009 2010 2011 2012 2013 2014
Ton
Tahun
No. Pabrik Lokasi Kapasitas
(ton/tahun)
1. Henan Premtec
Enterprise Corporation Henan, China 35.000
2. Jinan Yuntian Chemical
Co., Ltd
Shandong,
China 100.000
3. Dezhou Jupont Chemical
Co., Ltd
Shandong,
Berdasarkan berbagai pertimbangan di atas, maka diambil kapasitas
produksi rancangan pabrik dibutyl phthalate yang akan didirikan pada tahun
2020 sebesar 20.000 ton/tahun. Selain untuk pemenuhan kebutuhan dibutyl
phthalate dalam negeri, produk dibutyl phthalate juga diharapkan dapat di ekspor
ke beberapa negara lain.
1.3. Lokasi Pabrik
Letak geografis suatu pabrik memberikan pengaruh yang besar terhadap
suksesnya suatu usaha industri. Pemilihan lokasi merupakan salah satu faktor penting
yang harus diperhatikan sehingga dalam pemilihan pabrik memperhatikan beberapa
hal diantaranya lokasi bahan baku, pemasaran, fasilitas transportasi, utilitas, dan
tenaga kerja. Berdasarkan hal di atas, pendirian pabrik dibutyl phthalate direncanakan
akan didirikan di daerah Gresik dengan pertimbangan sebagai berikut :
1.3.1. Ketersediaan bahan baku
Bahan baku utama yang digunakan untuk produksi dibutyl pthtalate yaitu
phthalate anhydride dan n-butanol. Phthalate anhydride dapat diperoleh dari PT.
Petrowidada Gresik, n-butanol diperoleh dari PT. Oxo Nusantara Gresik, sedangkan
katalis asam sulfat didapatkan dari PT. Petrokimia Gresik, dan NaOH dari PT.
Pindodelli
No. Pabrik Lokasi Kapasitas
(ton/tahun)
4. Tianjin Kaifengshun
Chemicals Co., Ltd Tianjin, China 120.000
5. Puyang Yongo Chemical
Company Ltd Henan, China 40.000
6. Zhengzhou Mahaco
1.3.2. Pemasaran
Modal utama untuk menentukan keberhasilan suatu industri tidak telepas dari
upaya pemasaran suatu pabrik apabila jauh dari daerah pemasaran akan
mempengaruhi biaya produksi dan akan berdampak pada segi ekonomis suatu pabrik.
Gresik merupakan salah satu kota industri yang ada di Jawa Timur dimana dikenal
dengan kota padat industri, salah satunya industri plastik. Dibutyl phthalate
merupakan salah satu bahan baku yang digunakan pada industri-industri tersebut, hal
ini menunjukkan bahwa daerah pemasaran mempunyai prospek yang baik.
1.3.3. Transportasi
Sarana transportasi merupakan faktor utama yang menunjang ketersediaan
bahan baku dan untuk menyalurkan hasil produksi. Sarana transportasi yang baik
dapat menunjang keberhasilan suatu pabrik, baik jalur darat maupun jalur laut.
Transportasi di daerah Gresik sangat mendukung karena adanya jalan tol yang
berhubungan langsung dengan jalur Pantura, bandara Djuanda dan pelabuhan
Tanjung Perak, sehingga pemenuhan bahan baku dan pemasaran produk dapat
berlangsung dengan mudah.
1.3.4. Utilitas
Utilitas merupakan penunjang utama dalam mendirikan suatu pabrik. Utilitas
dan sarana pendukung lainnya sangat mudah didapatkan di Gresik, karena Gresik
merupakan kawasan industri. Kebutuhan air dapat diambil dari sungai Brantas.
1.3.5. Tenaga kerja
Tenaga kerja produktif sangat diperlukan dalam industri kimia, tenaga kerja
dapat diambil dari perguruan tinggi strata 1 atau diploma 3 yang berpengalaman di
bidangnya. Kebutuhan tenaga kerja dapat dipenuhi dengan mudah mengingat di Jawa
1.3.6. Kebijakan pemerintah
Gresik merupakan kota industri, telah banyak industri lokal maupun asing
yang berdiri di sana. Hal ini menandakan perhatian pemerintah terhadap perindustrian
cukup baik.
Berdasarkan faktor-faktor di atas maka lokasi pendirian pabrik dibutyl
phthalate dalam perencanaan ini dibangun di Gresik, Jawa Timur.
1.4. Tinjauan Pustaka
1.4.1. Proses pembuatan dibutyl phthalate
Proses pembuatan Dibutyl phthalate yaitu dengan mereaksikan antara phthalic
anhydride dan n-butanol dengan reaksi esterifikasi menggunakan katalis asam sulfat.
Reaksi dijalankan dalam Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB) pada suhu yaitu
80oC-150oC. Reaksi berlangsung dalam fase cair, dengan persamaan reaksi sebagai berikut (Berman, 1948):
O
C COOC4H9
C6H4 O + C6H4OH C6H4
C COOH
O
COOC4H9 COOC4H9
C6H4 + C6H4OH → C6H4 + H2O
COOH COOC4H9
Monobutyl Phthalate Dibutyl Phthalate Air
Gambar 1.2 Reaksi Esterifikasi dibuytl phthalate
Phthalic Anhyride Butanol Monobutyl Phthalate
1.4.2.Kegunaan produk
Macam-macam kegunaan dibutyl phthalate adalah sebagai berikut:
1. Plasticizer pada vernis nitroselulosa
2. Pengencer pada industri pasta gigi
3. Pelapis film dan fiber glass
4. Pelapis kertas
5. Pelarut pada industri tekstil
6. Pelarut untuk pembuatan parfum
1.4.3.Sifat fisika dan sifat kimia bahan baku dan produk
• Bahan Baku
a. Phthalic Anhydride
1. Sifat Fisik (Yaws,1999):
Berat Molekul : 148,12 g/mol
Warna : Kristal putih
Fase : Padat
Titik didih (1atm) : 284,6oC
Titik leleh : 131oC
Kemurnian : 99,65% berat (0,35% air)
Densitas : 1,33-1,53 g/cm3
Viskositas : 11,9 Cp
2. Sifat Kimia
a. Membentuk asam dengan hidrasi
Phthalic anhydride cair dapat bereaksi dengan air membentuk asam
secara eksotermis.
C8H4(CO)2O2 + H2O → C6H4(COOH)2
Reaksi phthalic anhydride padat berlansung lambat karena
b. Dekarboksiklis
Jika uap air dimasukkan ke phthalic anhydride lebur yang
mengandung katalis dekarboksilat akan membentuk asam yang sesaat
kemudian pecah menjadi asam benzoat dan CO2. C8H4O3 + H2O → C6H5(COOH) + CO2
b. Butanol
1. Sifat Fisik Butanol (Yaws,1999)
Berat Molekul : 74,123 g/mol
Titik didih normal : 117,7oC (pada 1 atm)
Titik beku : -88,0oC (pada 1 atm)
Titik leleh : -89,9oC (pada1 atm)
Viskositas : 2,95 Cp (20oC)
Temperatur Kritis : 289,8oC (pada 1 atm)
Densitas (25oC) : 0,8097 g/cm3
2. Sifat Kimia Butanol
a. Esterifikasi
Jika Butanol direaksikan dengan phthalic anhydride menghasilkan
dibutyl phthalate dengan menggunakan katalis asam sulfat.
C8H4O3 + 2 C4H9OH → C16H22O4 b. Dehidrasi
Butanol memberikan campuran 1 dan 2 butanol pada 175-400oC
dengan keberadaan katalis cobalt. Butil alkohol direaksikan dengan
asam sulfat akan membentuk butil asam sulfat.
C4H9OH + H2SO4→ C4H9OSO2OH + H2O
Bila butil alkohol pada suhu tinggi dengan asam sulfat akan
• Bahan Pembantu
a. Asam Sulfat
1. Sifat Fisik Asam Sulfat (Yaws,1999)
Berat Molekul : 98 g/mol
Titik didih normal : 340oC (pada 1 atm)
Viskositas : 8 Cp
Densitas : 1,8392 g/cm3
2. Sifat Kimia
a. Pembentukan Garam
Asam sulfat bereaksi dengan basa membentuk garam.
H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + H2O b. Hidrasi
Reaksi hidrasi asam sulfat sangat eksotermis. Asam sulfat adalah zat
penhidrasi yang sangat baik. Afinitas asam sulfat terhadap air cukup
kuat.
H2SO4 + H2O → H3O+ + HSO4 -HSO4-+ H2O → H3O+ + SO4
-b. NaOH
1. Sifat Fisik NaOH (Yaws,1999)
Berat Molekul : 40 g/mol
Titik didih normal : 1390oC (pada 1 atm)
Titik lebur : 318 oC
Densitas : 2,1 g/cm3
2. Sifat Kimia
a. Pembentukan Garam
Senyawa NaOH sangat mudah terionisasi membentuk ion natrium dan
hidroksida. Jika NaOH direaksikan dengan asam maka membentuk garam
• Produk
Dibutyl Phthalate
1. Sifat Fisik (Yaws,1999)
Berat Molekul : 278,348 g/mol
Kenampakan : cairan tak berwarna
Titik Didih : 340oC
Titik leleh : -25oC (pada 1 atm)
Temperatur Kritis : 508oC
Tekanan Kritis : 17,27 atm
Densitas : 1,0048 g/cc
Viskositas : 20,3cP (20oC)
Kemurnian : 99% berat
1.4.4. Diskripsi proses secara umum
Bahan baku phthalate anhydride dimasukkan ke dalam melting tank bersama
dengan asam sulfat untuk dilelehkan menggunakan panas dari uap air. Bahan baku
berupa n-butanol dari tangki penyimpanan dipanaskan menggunakan heat exchanger
untuk mencapai suhu reaksi. Campuran asam sulfat dan phthalate anhydride yang
berfase cair tersebut diumpankan ke dalam reaktor bersama dengan n-butanol yang
telah dipanaskan.
Hasil dari reaktor berupa dibutyl phthalate, air dan sisa reaktan. Air dan
n-butanol, dibutyl phthalate, phthalate anhydride keluar dari bagian bawah reaktor
berfase cair, kemudian dipisahkan menggunakan separator. Hasil separator bagian
atas berupa gas campuran butanol dan air didinginkan kemudian dicampur dengan
hasil atas menara distilasi (D-102) dan diumpankan ke dalam menara distilasi (D101)
untuk dipisahkan. Hasil atas menara distilasi (D-101) berupa uap air dan sedikit
n-butanol dibuang ke udara bebas, sedangkan produk bawah berupa n-butanol
diumpankan ke dalam netralizer untuk menghilangkan asam sulfat dengan
penambahan NaOH membentuk endapan Na2SO4. Pemisahan endapan dari campuran
produk dilakukan menggunakan dekanter. Campuran produk selanjutnya diumpankan
ke dalam menara distilasi (D-102) untuk memisahkan dibutyl phthalate dengan sisa
reaktan. Produk atas menara distilasi (D-102) berupa campuran reaktan berfase gas
selanjutnya dikondensasikan dan dicampur dengan hasil atas separator untuk
dijadikan umpan menara distilasi (D-101), sedangkan produk bawah berupa dibutyl
phthalate fase cair kemudian disimpan dalam tangki penyimpanan. Dibutyl phthalate
